特斯拉线圈的制作

陈泽梓++邓长昊++朱敏莘

自2009年特斯拉风暴席卷中国，不少科技工作者加大了对特斯拉线圈的制作和应用研究，许多青少年科技爱好者也参与到特斯拉线圈的制作中。我们小组也希望通过制作特斯拉线圈，更好地了解并探究它的应用。

我们制作的小型特斯拉线圈由一个12V摩托车电瓶、一个型号为2N3055的三极管、两个27Ω5W、240Ω5W的水泥电阻、一个任意型号的完好高压包、一个由22个耐压20kV容量1000pF并联而成的主电容、打火器、初级线圈、次级线圈和一个放电顶端组成。

使用摩托车电瓶做电源，开始为直流电，通过三极管单管自激，使直流电转化为交流电并放大电流，电流经过高压包从而感应出高压。高压包接头和喇叭与主电容相连，给主电容充电。当主电容的电势大到足以使打火器尖头之间的空气被击穿，电容器开始放电，初级线圈产生电流，在次级线圈上也感应出高压，产生感应电流。放电顶端与地面形成一个等效电容，其电势差理论上讲是无限大的，这样在放电顶端就可以放出电弧形成人工闪电。参考电路如图1。

一、前期制作

1.绕线圈

我们制作的小型特斯拉线圈中必不可少的是次级线圈、初级线圈和高压包上的线圈。在高压包上用1mm漆包线分别绕8圈初级线圈和20圈次级线圈，放电电路用2mm漆包线绕7圈做初级线圈，用0.25mm漆包线绕1000圈做次级线圈。

绕高压包时由于高压包铁芯是正方形的，所以绕起来极其不方便，着实费了一番功夫，图2是我们制作完成的高压包。

2.主电容

我们从网上购买了35个耐压20kV容量1000pF的陶瓷电容，用22个并联成主电容。由于一开始我们并不知道用什么来作为主电容板，于是先用集成电路板来尝试，因电路板太小，所以失败了。之后改用面包板做实验，因为接触不良也失败了。最后采用接脚焊接来并联电容，效果不错，如图3。

3.放电顶端和打火器

将一个不锈钢球作为放电顶端，打火器用2mm的漆包线制成。放电顶端用万能胶固定在PVC的上端，打火器用有机玻璃板固定。

开始我们希望能把次级线圈的线焊在钢球上，可由于球面光滑无法焊接上，只好用透明胶固定。

二、后期制作

1.电源和电阻

我们使用的是摩托车电瓶和水泥电阻。考虑电路需要大功率，电阻质量要求很高，我们采用焊接的形式连接水泥电阻，蓄电池使用鳄鱼夹或直接绕线。

2.三极管

三极管的选用是制作过程中最难的部分。最初我们从电视修理店买来一个三极管做实验，结果由于型号不对无法正常工作。之后购买了8个型号为2SC5200的三极管，结果我们用了7个做实验，一开始还能工作一两秒，到最后三极管几乎一通电就被击穿，无法正常工作。之后我们按网上推荐，网购了2N3055三极管和MJE3055三极管，两者参数差别不大。可当连接上三极管后，MJE3055三极管立刻由于电流过大炸裂成两半，2N3055三极管则一直是基电极被击穿，最终我们击穿了10个三极管也没能解决这个问题，只能留到以后来解决。

3.高压包

整个制作过程中，我们换过三个高压包。由于实验没有严格要求高压包的型号，所以我们从电器店直接买来了三个，可第一个高压包刚工作一段时间就不再工作了，第二个也工作一下就停止工作，第三个仅能断断续续工作。

目前尚未找到解决方法，我们猜测，可能是三极管无法正常工作致使高压包也不能正常工作。

三、应用分析

由于特斯拉线圈的传输电流能力很好，损耗极小，可极大地节约能源，所以特斯拉线圈无线传输电流是当今高端科技的研究方向。

但无线传输电流不仅会严重损害出口化学燃料国家的利益，还可能演变为大型军事武器，对全世界的人民造成巨大伤害，所以只能局限于小范围应用。

或许不久的未来，我们可以把这种技术运用到远距离信息传输中。如在外太空搭建特斯拉塔，制造出大范围的磁场，让航天器不需要起飞燃料就能在太空中实现多艘航天器垂直起降，节约能源。

不过要实现以上设想，目前遇到的最大问题是成本和技术，这都有待于科学技术的进一步发展。

（指导老师：杨 翠 张志明 鲁丹丹）